虛實(shí)結(jié)合的航空維修教學(xué)改革方法研究

摘要： 航空維修專(zhuān)業(yè)強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐并重，但多數(shù)院校迫于經(jīng)費(fèi)及場(chǎng)地限制，實(shí)踐環(huán)節(jié)效果難以保證。針對(duì)當(dāng)前航空維修教學(xué)存在諸多問(wèn)題，提出了引入虛擬維修技術(shù)實(shí)施教學(xué)改革，分析了虛擬維修訓(xùn)練特征與優(yōu)勢(shì)，從加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容和方法改革、開(kāi)發(fā)虛擬維修教學(xué)中心以及考核方式改革三方面詳細(xì)闡述了教學(xué)改革思路，并搭建了虛擬維修系統(tǒng)總體框架。在航空維修教學(xué)中應(yīng)用虛擬維修技術(shù)，對(duì)于緩解經(jīng)費(fèi)緊張、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐能力有著非常積極的作用。

關(guān)鍵詞：航空維修；虛擬維修技術(shù)；教學(xué)改革；考核方式

中圖分類(lèi)號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）10（b）-0000-00

Research on the Application of Virtual Maintenance Technology in Aviation Maintenance Teaching

Bei Xu

（School of Aircraft Engineering， Nanchang HangKong University， Nanchang 330063， PR China）

Abstract： In view of the current problems existing in aviation maintenance teaching， this paper analyzes the characteristics and advantages of virtual maintenance， and puts forward the Teaching reform based on virtual maintenance technology. The teaching reform is expounded from three aspects： The teaching contents and methods； Virtual maintenance center of teaching； Examination methods. At the same time， a general framework of virtual maintenance system is established. Application of virtual maintenance technology in the aviation maintenance teaching， to relieve the strain on funding， stimulate students study enthusiasm， cultivating practical ability has a very positive role.

Key words： Aviation Maintenance； Virtual Maintenance Technology； Teaching Reform； Examination methods

航空維修專(zhuān)業(yè)強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐并重的培養(yǎng)理念，要求學(xué)生具備較強(qiáng)的動(dòng)手能力，因此維修訓(xùn)練是專(zhuān)業(yè)課程體系中非常重要的組成部分。但由于飛機(jī)及其輔助設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、體積大等特點(diǎn)，一般院校很難及時(shí)更新實(shí)踐教學(xué)設(shè)備。多數(shù)院校在維修訓(xùn)練環(huán)節(jié)倡導(dǎo)校企合作，就我校而言，目前有洪都航空工業(yè)集團(tuán)、中國(guó)人民解放軍第五七一九工廠等多個(gè)合作企業(yè)，但校外實(shí)習(xí)基本以參觀為主，動(dòng)手機(jī)會(huì)少，學(xué)生在短暫的實(shí)習(xí)期間內(nèi)無(wú)法掌握應(yīng)具備的職業(yè)技能。航空訓(xùn)練環(huán)境的欠缺已經(jīng)嚴(yán)重影響了教學(xué)效果，制約了人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展為維修訓(xùn)練問(wèn)題提供了新的解決途徑。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行維修訓(xùn)練不受設(shè)備和場(chǎng)地不足的限制，可以以較低的經(jīng)費(fèi)實(shí)現(xiàn)較好的訓(xùn)練效果。

1 航空維修教學(xué)中存在問(wèn)題

1.1教學(xué)手段和教學(xué)方法單一

傳統(tǒng)航空維修教學(xué)包括課堂教學(xué)和實(shí)訓(xùn)教學(xué)。課堂教學(xué)主要依靠教師口頭講授和多媒體技術(shù)，如幻燈片、相關(guān)維修視頻播放等，這種講授式學(xué)習(xí)，偏重教學(xué)設(shè)計(jì)，卻忽視了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，學(xué)生被動(dòng)的接受知識(shí)灌輸，而不是主動(dòng)的探索學(xué)習(xí)。實(shí)訓(xùn)教學(xué)則主要依賴(lài)教師現(xiàn)場(chǎng)操作演示，該方式教師占據(jù)了大部分時(shí)間及空間，效果卻不甚理想。一是飛機(jī)由于其體積的龐大性，所占實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地較大，教師現(xiàn)場(chǎng)演示授課覆蓋面小，只設(shè)備附近少數(shù)同學(xué)能夠看清楚；二是現(xiàn)場(chǎng)涉及設(shè)備結(jié)構(gòu)及運(yùn)作原理時(shí)，因無(wú)法拆開(kāi)機(jī)殼而很難講解清楚。

1.2實(shí)訓(xùn)設(shè)備更新滯后

飛機(jī)及其輔助設(shè)備價(jià)格昂貴，且型號(hào)千差萬(wàn)別，更新一次投入較大，且航空技術(shù)發(fā)展日新月異，更新?lián)Q代快。多數(shù)院校由于經(jīng)費(fèi)原因，無(wú)力及時(shí)購(gòu)入新設(shè)備，無(wú)法與技術(shù)更新速度同步，導(dǎo)致一些前沿課程無(wú)法開(kāi)展，學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備相對(duì)陳舊。而航空維修公司及其一些維修廠更新?lián)Q代較快，學(xué)生畢業(yè)后無(wú)法在很短的時(shí)間內(nèi)適應(yīng)崗位需要。教育部提出的“基地設(shè)備保持同期企業(yè)生產(chǎn)使用設(shè)備水平，并具有一定的超前性”也落為空文。

1.3訓(xùn)練時(shí)間及效果較難保證

設(shè)備不足和場(chǎng)地限制，導(dǎo)致難以開(kāi)展任意級(jí)別、任意層次的維修訓(xùn)練。目前大班教學(xué)環(huán)境下，人均擁有設(shè)備數(shù)量較少，難以滿足教學(xué)和練習(xí)的需要。

2 虛擬維修技術(shù)特征及優(yōu)勢(shì)

虛擬維修技術(shù)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)提供具有良好沉浸感、交互性和啟發(fā)性的虛擬維修環(huán)境，維修人員沉浸其中，通過(guò)引導(dǎo)式訓(xùn)練，掌握部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、故障排除步驟、拆裝工序、工具使用方法等維修技能。

將虛擬維修技術(shù)引入教學(xué)有著如下優(yōu)勢(shì)：

（1）虛擬維修技術(shù)采用計(jì)算機(jī)生成的三維虛擬樣機(jī)，可以實(shí)時(shí)更新虛擬樣機(jī)和實(shí)訓(xùn)課程內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)與企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的同步；

（2）具備更強(qiáng)的交互性，激發(fā)學(xué)習(xí)主動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生探索欲；

（3）不受裝備不足和場(chǎng)地限制，可供多人同時(shí)進(jìn)行維修訓(xùn)練，緩解經(jīng)費(fèi)緊張問(wèn)題；

（4）可以靈活開(kāi)展各個(gè)級(jí)別，不同層次的故障檢測(cè)及維修訓(xùn)練；

（5）具備更高的安全性，能夠避免實(shí)操訓(xùn)練中帶來(lái)的各種危險(xiǎn)。

3 基于虛擬維修技術(shù)的教學(xué)改革思路

3.1加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容和方法的改革

為了提高教學(xué)效果，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入航空維修課程時(shí)，要考慮重新制定新的課程體系，以免造成課程冗余。虛擬維修專(zhuān)業(yè)教材的編寫(xiě)修訂要結(jié)合理論課程和實(shí)訓(xùn)內(nèi)容編寫(xiě)，并開(kāi)發(fā)相應(yīng)的訓(xùn)練項(xiàng)目。例如，在虛擬環(huán)境中可安排實(shí)訓(xùn)時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的高危教學(xué)環(huán)境。對(duì)于教材和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，學(xué)?？膳c企業(yè)合作，由專(zhuān)業(yè)教師和工程經(jīng)驗(yàn)豐富的企業(yè)工程師共同構(gòu)建專(zhuān)業(yè)建設(shè)團(tuán)隊(duì)，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)校教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的對(duì)接。

教學(xué)過(guò)程中要勇于打破傳統(tǒng)框架，多種手段并舉，結(jié)合一線維修案例設(shè)計(jì)和組織每一節(jié)課內(nèi)容，如以電影、游戲等方式設(shè)計(jì)教學(xué)案例。這需要教師的精心構(gòu)思，并借助一些虛擬仿真平臺(tái)來(lái)搭建虛擬環(huán)境，以學(xué)生為主體，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

3.2 開(kāi)發(fā)虛擬維修教學(xué)中心

組織師生團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)虛擬維修教學(xué)中心，根據(jù)培養(yǎng)方案，結(jié)合新的課程體系，開(kāi)發(fā)虛擬維修環(huán)境、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件以及典型的維修案例。

根據(jù)虛擬維修訓(xùn)練目的，擬開(kāi)發(fā)的虛擬維修訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)包括設(shè)備結(jié)構(gòu)展示、維修案例演示、排故訓(xùn)練、拆裝步驟訓(xùn)練以及訓(xùn)練考核等功能。其總體架構(gòu)如圖1所示，輸入部分包括三維數(shù)字樣機(jī)、維修工具模型、虛擬人體模型以及故障信息，受訓(xùn)人員通過(guò)鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)手套等交互設(shè)備與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)維修技能訓(xùn)練。系統(tǒng)對(duì)受訓(xùn)人員操作情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，輸出相關(guān)操作信息和評(píng)估信息。

圖1. 虛擬維修系統(tǒng)總體框架

3.3 改革課程考核方式

在虛擬環(huán)境下進(jìn)行維修訓(xùn)練，教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容靈活設(shè)置故障，學(xué)生利用專(zhuān)業(yè)知識(shí)分析解決問(wèn)題。虛擬維修系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄學(xué)生操作情況，對(duì)其學(xué)習(xí)效果進(jìn)行考核評(píng)判，便于教師及時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)和校正。

對(duì)虛擬維修訓(xùn)練進(jìn)行考核可以從知識(shí)水平和能力水平兩方面進(jìn)行衡量。其中，知識(shí)水平包括學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)、專(zhuān)業(yè)知識(shí)和機(jī)型知識(shí)的掌握程度；能力水平因素包括學(xué)生在虛擬維修訓(xùn)練環(huán)境下的排故時(shí)間、錯(cuò)誤操作數(shù)以及求助次數(shù)，具體見(jiàn)圖2。每個(gè)子因素的重要程度各不相同，教師可選取層次分析法進(jìn)行綜合分析，也可選取其他綜合評(píng)價(jià)法對(duì)學(xué)生的訓(xùn)練情況進(jìn)行考核。

圖2. 虛擬維修訓(xùn)練考核因素

4 總結(jié)

在航空維修教學(xué)中應(yīng)用虛擬維修技術(shù)，對(duì)于緩解經(jīng)費(fèi)緊張、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐能力有著非常積極的作用。但是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也有其弊端，一是操作模式固定，不能很好地培養(yǎng)學(xué)生臨場(chǎng)應(yīng)變能力；二是缺乏實(shí)際場(chǎng)地親身感知，不利于學(xué)生安全意識(shí)的養(yǎng)成。所以在實(shí)際教學(xué)中，虛擬訓(xùn)練不能完全替代實(shí)物教學(xué)，而應(yīng)有機(jī)結(jié)合，共同促進(jìn)?！疤摗睘槭侄?，“實(shí)”為目的，在虛擬訓(xùn)練中重復(fù)操作，不斷鞏固技能，在實(shí)物操作中檢驗(yàn)技能真實(shí)應(yīng)用情況，實(shí)現(xiàn)虛擬維修和實(shí)物操作的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

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